DE622682C - Einrichtung zum Betrieb einer mit pulsierendem Strom arbeitenden Roentgenroehre oderKathodenstrahlenroehre - Google Patents

Description

Entladungsröhren, die, mit einer Glühkathode versehen, an pulsierender Spannung _ betrieben werden, wie Röntgenröhren und Kathodenstrahlenröhren, arbeiten mit einer Entladung, die entsprechend den wechselnden Spannungswerten' durch Elektronen verschiedener Geschwindigkeiten zustande kommt.

Häufig werden wohl die den hohen Spannungswerten entsprecihendenschnellenElektronen verwandt, während die den geringeren Spannungswerten entsprechenden langsamen Elektronen nur eine schädliche Wärmeentwicklung zur Folge haben. Bei Röntgenröhren werden außer der Wärme durch langsame Elektronen auch weiche Röntgenstrahlen erzeugt, die entweder für bestimmte Zwecke, z. B. Tiefentherapie, unbrauchbar sind und deshalb durch ein entsprechendes Filter absorbiert werden müssen, oder sie werden durch die Röhrenwandung selbst absorbiert. Bei Kathodenstrahlenröhren bleiben die langsamen Elektronen in dem Fenster stecken und rufen dort eine Wärmeentwickung hervor, die häufig die Zerstörung der dünnen Fensterfolie zur Folge hat.

Man hat bereits versucht, aus der wechselnden Spannung nur die hohen Spannungswerte herauszugreifen, um lediglich die schnellen Elektronen bzw. die durch solche erzeugten Röntgenstrahlen zur Wirkung zu bringen. Die bekannten Anordnungen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf.

So hat man einer Hilfselektrode ein konstantes negatives Potential erteilt, wodurch die Röhre gewissermaßen einen inneren Widerstand erhält, der nur von den schnellen Elektronen der hohen Spannungswerte überwunden werden kann. Diese schnellen Elektronen können daher auch nicht unmittelbar, sondern ,nur unter Überwindung dieses durch die negative Vorspannung gebildeten Widerstandes aus der Kathode austreten.

Statt der Steuerelektrode ein konstantes negatives Potential aufzudrücken, ist auch vorgeschlagen worden, ihr ein wechselndes Potential mit Hilfe einer Batterie und eines rotierenden Kommutators zu erteilen.

Nach einer anderen bekannten Einrichtung hat man eine Anzapfung des Hochspannungstransformators über einen Kondensator¹ oder Gleichrichter mit der Hilfselektrode, z. B. der Sammelvorrichtung einer Röntgenröhre, verbunden. Diese Einrichtung macht eine Durchführung für die Zuleitung zur Sammelvorrichtung mit einer besonders guten Isolierung gegen die Kathode notwendig, da zwischen beiden eine sehr hohe Spannung liegt.

Die gleichen Schwierigkeiten zeigt eine andere Vorrichtung, bei der der Hochspannungstransformator zwischen Hilfselektrode und Anode liegt, während zwischen die von einer Batterie geheizte Glühkathode eine Wechselstromquelle und Gleichstrombatterie in Reihe geschaltet sind. Außerdem weist diese Einrichtung den Nachteil auf, daß zu ihrem Betriebe vier verschiedene Spannungsquellen benötigt werden. Erst durch den Lösungsgedanken, die zum Steuern dieser Hilfselektrode benötigte Spannung durch Transformieren der Heizspannung zu gewinnen,

wird es ermöglicht, die ganze Einrichtung so klein und handlich zu dimensionieren, daß eine mit Ihr verbundene „Röntgen- oder Kathodenstrahlenröhre an jeden normalen Hoch-Spannungserzeuger zum Betriebe von Glühkathodenröhren angeschlossen werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung ist also ein kleines, äußerst handliches Gerät, das ohne Mühe zwischen Glühkathode und Hilfselektrode eines Entladungsgefäßes geschaltet werden kann. Mit Hilfe eines kleinen Transformators, der ein Autotransformator sein kann,. wird die an der Glühkathode liegende Spannung auf einen zur Steuerung, der Hilfselektrode geeigneten· Wert transformiert. An ■ Stelle eines gesonderten Transformators kann auch eine gesonderte Wicklung auf dem Heiztransformator vorgesehen werden. Da die Steuerspannung von einem Niederspannungs-²⁽> transformator abgenommen wirdj ergeben sich besonders -günstige Isolationsibedingungen für die Zusatzwicklung oder den Zusatztransformator zum Steuern der Hilfselektrode. Die Sekundärwicklung des genannten Transfbr^a5 mators bzw. die zusätzliche Wicklung auf dem Heiztransformator ist über einen Kondensator mit der Hilfselektrode verbunden. Beim Betriebe lädt^-sich der Kondensator negativ- bis' auf die Maximälspaniiung des Transformators auf, da das SysteM Glühdraht-Hilfselektrode als. Gleichrichter' wirkt, ■so daß sich der Wechselspannung-^: des ZwischentranisformatoBS gewissermäßen · eine Gleichspannung überlagert. Es kann dann das Potential der Hilfselektrode gegenüber der" Glühkathode niemals einen, wesentlich positiven Wert erreichen,, so daß' das Potential der "Hilfselektrode zwischen dem der Glühkathode und dem Wert der negativen Vorspannung· im Takt der Schwankung der Anodenspanriung schwankt. Dementsprechend wird der durch die "Zwischenelektrode hervorgerufene Widerstand' j eweils im Maximum, der Wechselspannung des Hochspannungs-' transformators gleich Null, so daß die diesen Werten entsprechenden schnellen Elektronen ungehindert aus der Kathode austreten können. Je geringer die Spannüngswerte an der Röhre — somit je geringer die Geschwindigkeit der Elektronen:-^- ist, desto größer ist infolge der ~ zunehmenden negativen Vorspannung der Hilfselektrode der Widerstand für den Austritt der Elektronen. Es beteiligen sich also an der Leitung nur die schnellen Elektronen, und zwar können diese völlig ungehindert: aus der Kathode austreten. Dadurch, daß nur die schnellen: Elektronen zur Anode gelangen,, ist die Wärnieentwicklung an der Anöde gegenüber einer Entladungsröhre, die ohne das Zusatzgerät betrieben wird, bis etwa um die Hälfte verringert. Es kann nun ohne Gefahr für die Entladungsrohre die Ausbeute an schnellen Elektronen bis auf das Doppelte vermehrt werden, so daß in einer Röhre zusammen mit dem Gerät etwa ^5 die gleiche Ausbeute erzielt wird wie beim Betrieb einer Röhre an reiner Gleichspannung von gleicher Höhe und bei gleicher Strom- ;" stärke, da'die vorher auftretenden und nur schädliche Erwärmung hervorrufenden langsamen Elektronen in Fortfall kommen. • Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann mit einem Glühkathodengleichrichter zusammen zum Betriebe z. B. eines Röntgen- oder Kathodenstrahlenrohres dienen. Es kann aber auch die aus Transformator und Kondensator, bestehende Zusatzeinrichtung zwischen Hilfselektrode und Kathode einer Röntgen- oder, Kathodenstrahlenröhre selbst geschaltet werden. Als Hilfselektrode kann hier zweck-' mäßig die von der Kathode isolierte Sammelvorrichtung dienen. Infolge des geringen Umf anges des Zusatzgerätes kann es zweckmäßig in einen kathodenseitigen Sockel mit der betreffenden Entladungsröhre zusammengebaut werden.

An Hand der Abbildungen soll die Erfindung näher beschrieben werden.

Abb. ι zeigt ein" Glühventil zusammen mit dem Hilfsgerät nach der Erfindung. " '

Das Glühkathodenventil ϊ enthält eine Anode 2, eine Glühkathode 3, die von einem Heiztransformator 4 gespeist wird, und eine von der Kathode isolierte Sammelvorrichtung 5.: Der Hilfstransformator gemäß der Erfindung wird in diesem Anisführungsbeispiel durch eine besondere Wicklung 6 auf dem Heiztransformator 4 gebildet. Diese Wicklung liegt in Reihe mit einem Kondensator 7, zwischen Glühkathode 3 und der Sammelvorrichtung 5.

Abb. 2 zeigt das Gerät gemäß der Erfindung in direkter" Verbindung mit einer Röntgenröhre, an deren Stelle auch eine Kathodenstrahlenröhre oder ein ähnliches Entladungsgefäß dargestellt sein könnte. Als Schaltung zur Erzeugung pulsierender Spannung ist die bekannte Villärd-Schaltung dargestellt.

Die Röntgenröhre 8 enthält die Anode 9, die Glühkathode 10, welche vom Heiztrans formator 11 gespeist wird, und eine von der Glühkathode isolierte Sammelvorrichtung 12. Die zum Betriebe notwendige Spannung wird durch den Hochspannungstransformator 13 geliefert. Parallel zur Glühkathode 10 ist ein beispielsweise als Autotransformator dargestellter Hilfstransformator 14 geschaltet, dessen Sekundärwicklung über einen Kondensator 15 mit der Sammelvorrichtung 12 verbanden ist.
"Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wie

das Gerät nach der Erfindung mit einer Entladungsröhre, hier einer Röntgenröhre, zu einer Einheit zusammengebaut ist. Die Röntenröhre i6 enthält die Anode iy, die Glühkathode i8, die mit am Sockel befindlichen Steckerstiften 19 mit ihrem Heiztransformator verbunden werden kann, und die Sammelvorrichtung 20. Diese ist gegen die Glühkathode 18 isoliert und über einen Kondensator 21 mit der Transformatorwicklung 22 verbunden. Der Transformator seinerseits ist mit den Leitern 23 und 24 mit den Zuführungen der Glühkathode verbunden. Transformator und Kondensator befinden sich innerhalb eines direkt mit der Röhre verbundenen Sockelgehäuses 25, welches zweckmäßig zur Kühlung des Transformators 22 mit Ventilationslöchern 26 versehen ist.

Abb. 4 zeigt den Verlauf der Stromstärke in einer Entladungsröhre bei Verwendung des Hilfgerätes gemäß der Erfindung. E_a ist der Verlauf der Anodenspannung in bezug auf das Potential der Glühkathode, E_c die Spannung des Hilfskondensators und E_h das wechselnde Potential an der Hilfselektrode. I bedeutet den wirksamen Röhrenstrom, dem eine Spannungsschwankung zwischen E₁ und E₂ entspricht.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Betrieb einer mit pulsierendem Strom arbeitenden Röntgenröhre oder Kathodenstrahlenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der wechselstromgeheizten Glühkathode und einer Hilfselektrode dieser Röhre oder einer zu ihrem Betrieb dienenden Ventilröhre in Reihe mit einem Kondensator eine Hilfswicklung des Glühstromtransformators oder die Sekundärwicklung eines mit seiner Primärseite parallel zur Glühkathode liegenden' Transformators derart geschaltet ist, daß der Hilfselektrode ein mit der Anodenspannung ganz oder nahezu phasengleich schwankender Potentialunterschied mit der Glühkathode erteilt wird, der nur bei den höchsten Spannungswerten einen Stromdurchgang durch die Röntgenröhre (Kathodenstrahlröhre) gestattet.
2. 2. Gerät zum Betriebe von mit pulsierender Spannung arbeitenden Entladungsgefäßen, wie Röntgenröhren u. dgl, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Transformator und Kondensator mit denbetrefEendenEntladungsgefäßen, zweckmäßig kathodenseitig, zu einer Einheit zusammengebaut ist.
3. 3. Gerät zum Betriebe von mit pulsierender Spannung arbeitenden Entladungsgefäßen, wie Röntgenröhren u. dgl. nach.' Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (14) ein Autotransformator ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen